CN112556672A - 一种高精度快速测量觇标 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高精度快速测量觇标，包括精密定位系统、精确整平系统和精密对中系统，精确整平系统包括支撑机构、旋转机构和定准机构，支撑机构包括三脚支架、顶座和基座，基座与三脚支架相连接，顶座连接于基座上，旋转机构连接于基座上，定准机构包括两个管水准器，两个管水准器互相垂直设置，精密对中系统包括对中机构，对中机构包括对中针、对中螺帽、对中螺杆和夹芯，对中针与对中螺杆通过对中弹簧相连接，夹芯为四瓣簧结构，夹芯套设于对中针上，对中螺帽与对中螺杆螺纹连接，夹芯与对中螺帽相抵触。本发明具有架设速度更快，适应能力更强，携带更加方便，观测和使用可靠性更高的效果。

Description

一种高精度快速测量觇标

技术领域

本发明涉及检测装置的技术领域，尤其是涉及一种高精度快速测量觇标。

背景技术

觇标是指设置在三角点或精密导线点上供观测使用的标架，用木材、钢材或其他材料制成，呈三角锥形或四角锥形，高度自数米到数十米，觇标照准部分的中心位于三角点或导线点的铅垂线上，供他处进行照准观测。

针对觇板存在的涉及短边角度测量时对中误差引入的角度误差偏大、觇板搬迁或运输等原因造成对中误差增大而难以察觉等问题，研制一套高精度快速检测量觇标。高精度快速测量觇标与当前使用的觇板相比，对中精度由0.2mm提高到0.1mm，比当前市场上使用的觇板精度（0.2mm～1mm）有了明显提升，架设流程更简单，架设速度提高，携带更方便，受温度等环境因素影响小，适应能力更强，每次照准觇标，观测员能顺便检查觇标的垂直度，及时发现和纠正对中问题，可靠性更高。在近距离观测时，高精度快速测量觇标代替觇板使用，解决了在高精度测量过程中距离较近而引起的对中误差偏大的问题，大大提高观测的精度和速度，并增强观测成果的可靠性，有效提高测绘保障的效益，可以向测绘单位推广。

发明内容

本发明的目的在于克服上述传统技术的不足之处，提供一种高精度快速测量觇标，其架设速度更快，适应能力更强，携带更加方便，观测和使用可靠性更高。

本发明的目的是通过以下技术措施来达到的：

一种高精度快速测量觇标，包括精密定位系统、精确整平系统和精密对中系统，所述精确整平系统包括支撑机构、旋转机构和定准机构，所述旋转机构和定准机构连接于支撑机构上，所述支撑机构包括三脚支架、顶座和基座，所述基座与三脚支架的一侧相连接，顶座连接于基座远离三脚支架的一侧，所述旋转机构固定连接于基座靠近三脚支架的一侧，所述定准机构包括两个管水准器，所述两个管水准器水平设置于旋转机构上，两个所述管水准器互相垂直设置，所述精密定位系统固定连接于支撑机构上，所述精密对中系统包括对中机构，所述对中机构包括对中针、对中螺帽、对中螺杆和夹芯，所述对中螺杆竖直设置于旋转机构的中心轴线处且位于旋转机构的下方，所述对中针与对中螺杆通过对中弹簧相连接，夹芯为四瓣簧结构，夹芯套设于对中针上，对中螺帽与对中螺杆螺纹连接，夹芯与对中螺帽相抵触。

通过采用上述方案，三脚支架为整个觇标提供支撑，起支撑固定作用，调节三脚支架高度使对中针大致对准点位标志，对中针不直接接触准点位，调节定准机构初步地将觇标架设于观测点。觇标上安装有两个相互垂直的管水准器，精平时不再反复进行旋转操作，只需通过调节使两个管水准气泡同时居中即可，实现了快速精准调平，通过初步和精准调平操作，完成觇标的整平。操作者完成整平操作后，需要调节精密定位系统进行精准对中，保证对中针可以十分准确地对准准点位，随后进行测量工作，可以保证测量结果的精准无误。

顶座、基座和三脚支架连为整体，改变了原有的先架设三角支架再架设觇板的模式，简化了使用者观测的操作过程，觇标架设速度更快，便于检测者携带。

对中螺杆主要起连接旋转机构和对中针的作用，对中螺杆与对中针通过对中弹簧相连接，对中针插设于夹芯内，夹芯与对中螺帽配合使用，将对中针夹紧，再将对中螺帽与对中螺杆旋合。通过各部件的配合，可使对中针精确且垂直的立在点位上，作为后续测量的照准标志。对中机构的拼装式设计，便于更换对中针，减小维护难度和成本。为实现高精度夹持效果，夹芯采用四瓣簧结构，以保证夹持的精度，安置了对中弹簧，使对中针可自由收缩，防止直接接触点位造成损坏，延长对中针的使用寿命。

进一步具体优化，所述精密定位系统包括垂直定位机构，所述垂直定位机构设置于基座远离顶座的一侧，所述垂直定位机构包括R轴制动螺旋和R轴微动螺旋，所述R轴制动螺旋和R轴微动螺旋转动连接于基座远离顶座的一侧。

通过采用上述方案，使用者通过精确整平系统进行初步和精确整平后，觇标需要通过精密定位系统进行精确地对中操作，转动R轴制动螺旋，使R轴微动螺旋可以转动，在转动R轴微动螺旋，调节对中针在垂直方向的位置，使对中针慢慢靠近但不接触地面准点位，完成垂直方向的对中调节，调节完成后将R轴制动螺旋锁紧。

进一步具体优化，所述精密定位系统还包括水平定位机构，所述水平定位机构包括X轴制动螺旋、X轴微动螺旋、Y轴制动螺旋和Y轴微动螺旋，所述X轴制动螺旋和X轴微动螺旋转动连接于R轴微动螺旋远离基座的一侧，所述Y轴制动螺旋和Y轴微动螺旋转动连接于X轴微动螺旋远离基座的一侧。

通过采用上述方案，调节对中针在垂直方向的位置后，需要精准调节对中针在水平方向的位置，使对中针精准的正对地面准点位。锁紧或松开X轴制动螺旋和Y轴制动螺旋，可以转动Y轴微动螺旋和X轴微动螺旋进行前后左右的调节，使对中针正对地面准点位，从而保证使用觇标观测的准确性和可靠性。

进一步具体优化，所述定准机构还包括圆水准器，所述圆水准器固定连接在顶座远离基座的一侧，所述圆水准器上设置有圆校准螺丝。

通过采用上述方案，使用觇标进行检测，将三脚支架架设完成后，操作者调节圆水准器使圆水准气泡居中，实现初步整平。圆水准器上安装有圆校准螺丝，可以实现对圆水准器的校正。长时间使用觇标管水准器会产生偏差，定期检验和校正管水准器的精准度，可以有效的保证觇标高效稳定地工作，使用可靠性更高。

进一步具体优化，所述管水准器上设置有管校准螺丝，所述管校准螺丝转动连接于旋转机构上。

通过采用上述方案，觇标使用较长时间后，管水准器会产生偏差，只需要一根校正针即可快速完成校正，定期检验和校正管水准器的精准度，可以有效的保证觇标高效稳定地工作，使用可靠性更高。

进一步具体优化，所述三脚支架包括三根支腿螺杆和三个支腿螺旋，三个所述支腿螺杆与基座固定相连且呈角度设置，三个所述支腿螺旋分别转动连接于三个支腿螺杆远离基座的一端。

通过采用上述方案，使用觇标进行测量时，操作者通过转动支腿螺杆，微调三个支腿螺杆和支腿螺旋之间的距离，再通过调节圆水准器的圆气泡居中，完成整个机构的粗平工作，操作方便，适应能力更强。

进一步具体优化，所述精密对中系统还包括辅助照明机构，所述辅助照明机构包括独立开关、LED灯和电源，所述独立开关、LED灯和电源均可拆卸连接于旋转机构上。

通过采用上述方案，当使用环境昏暗或夜间等需要照明的情况下，LED灯可以进行照明，以便使用者进行准确地观测。电源为LED灯提供电力支持，独立开关电性连接于电源和LED灯之间，独立开关控制LED灯的开关，根据实际检测需要打开或关闭LED灯，观测和使用的适应性和可靠性更高。

进一步具体优化，所述顶座与基座之间设置有三个脚螺旋，所述三个脚螺旋均转动连接于顶座和基座之间，所述顶座和底座之间设有三根支撑杆，三个所述脚螺旋分别套设于支撑杆上，三个脚螺旋分别与三个支腿螺杆螺纹连接。

通过采用上述方案，初步整平时，操作者调节三个基座的脚螺旋，可使圆气泡居中。完成初步整平调节进行精准整平操作时，需使一个管水准器内的管水准气泡平行于任意两个脚螺旋的连接线方向，并拧紧R轴制动螺旋，两手同时向内或向外旋转这两个脚螺旋，使气泡居中（气泡移动的方向和转动脚螺旋时左手大拇指运动方向相同），再用第三个脚螺旋使另一个管水准气泡居中，从而完成准确地整平操作，保证觇标水平地放置于观测点的地面上，使觇标可适用于多种观测环境，适应能力更强。

与现有技术相比，本发明的优点是：

本发明公开了一种高精度快速测量觇标，其顶座、基座和三脚支架连为整体，改变了原有的先架设三脚支架再架设觇板的模式，简化了使用者观测的操作过程，觇标架设速度更快，便于检测者携带。安装有两个相互垂直的管水准器，精平时不再反复进行旋转操作，只需通过调节使两个管水准气泡同时居中即可，实现了快速精准调平。连接螺杆连接旋转机构和对中针，夹芯与对中螺帽配合使用，将对中针夹紧，从而使对中针精确且垂直的立在点位上，准确地进行观测操作，架设速度更快，适应能力更强，携带更加方便，观测和使用可靠性更高。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

附图1是本发明实施例的整体结构示意图。

附图2是本发明实施例中管水准器的剖面结构示意图。

附图3是本发明实施例中圆水准器的剖面结构示意图。

附图4是本发明实施例中对中机构的爆炸示意图。

附图5是本发明实施例中辅助照明机构的结构示意图。

附图6是本发明实施例的局部结构示意图。

图中标记：1、精密定位系统；2、精确整平系统2；21、支撑机构；211、三脚支架；212、顶座；213、基座；214、支撑杆；22、旋转机构；23、定准机构；231、管水准器；2311、管校准螺丝；3、精密对中系统；31、对中针；32、对中螺帽；33、对中螺杆；34、夹芯；4、水平定位机构；41、X轴制动螺旋；42、X轴微动螺旋；43、Y轴制动螺旋；44、Y轴微动螺旋；5、垂直定位机构；51、R轴制动螺旋；52、R轴微动螺旋；6、圆水准器；61、圆校准螺丝；7、支腿螺杆；71、支腿螺旋；8、辅助照明机构；81、独立开关；82、LED灯；83、电源；9、脚螺旋。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

参照图1，一种高精度快速测量觇标，包括精密定位系统1、精确整平系统2和精密对中系统3，精确整平系统2可使觇标平整地放置于准点位的地面上，精密定位系统1可以实现精密对中系统3前、后、左、右、上、下的微调，精密对中系统3用于调整觇标时进行参照。操作者完成整平操作后，需要调节精密定位系统1进行精准对中，保证精密对中系统3可以十分准确地对准准点位，随后进行测量工作，可以保证测量结果的精准无误。

参照图1，精确整平系统2包括支撑机构21，支撑机构21包括三脚支架211、顶座212和基座213，基座213与三脚支架211的一侧相连接，顶座212连接于基座213远离三脚支架211的一侧，旋转机构22固定连接于基座213靠近三角之间的一侧。三脚支架211为整个觇标提供支撑，起支撑固定作用，顶座212、基座213和三脚支架211连为整体，改变了原有的先架设三脚支架211再架设觇板的模式，简化了使用者观测的操作过程，觇标架设速度更快，便于检测者携带。

参照图1，精确整平系统2还包括旋转机构22和定准机构23，旋转机构22和定准机构23连接于支撑机构21的三脚支架211上，定准机构23包括两个管水准器231和圆水准器6，两个管水准器231水平设置于旋转机构22上方，两个管水准器231互相垂直设置，圆水准器6固定连接在顶座212远离基座213的一侧。使用觇标进行检测，将三脚支架211架设完成后，操作者调节圆水准器6使圆水准气泡居中，实现初步整平，再通过调节两个相互垂直的管水准器231使两个管水准器231上的管水准气泡居中，实现了快速精准调平，通过初步和精准调平操作，完成觇标的整平。两个管水准器231相互垂直，使精平时不再反复进行旋转操作，只需转动旋转机构22并调节两个管水准气泡同时居中即可，简化调节过程，使用时更加方便简单。

参照图2和图3，圆水准器6上设置有圆校准螺丝61，管水准器231上设置有管校准螺丝2311，述管校准螺丝2311转动连接于旋转机构22（参照图1）上。觇标使用较长时间后，圆水准器6和管水准器231会产生偏差，圆校准螺丝61和管校准螺丝2311，可以实现对圆水准器6和管水准器231的校正。只需要一根校正针即可快速完成校正，定期检验和校正管水准器231的精准度，可以有效的保证觇标高效稳定地工作，使用可靠性更高。

参照图1，顶座212与基座213之间设置有三个脚螺旋9，三个脚螺旋9均转动连接于顶座212和基座213之间，顶座212和底座之间设有三根支撑杆214，三个脚螺旋9分别套设于支撑杆214上，三个脚螺旋9分别与三个支腿螺杆7螺纹连接。初步整平时，操作者调节三个基座213的脚螺旋9，可使圆气泡居中。完成初步整平调节进行精准整平操作时，需使一个管水准器231内的管水准气泡平行于任意两个脚螺旋9的连接线方向，并拧紧精密定位系统1，两手同时向内或向外旋转这两个脚螺旋9，使气泡居中（气泡移动的方向和转动脚螺旋9时左手大拇指运动方向相同），再用第三个脚螺旋9使另一个管水准气泡居中，从而完成准确地整平操作，保证觇标水平地放置于观测点的地面上，使觇标可适用于多种观测环境，适应能力更强。

参照图1，三脚支架211包括三根支腿螺杆7和三个支腿螺旋71，三个支腿螺杆7与基座213固定相连且呈角度设置，三个支腿螺旋71分别转动连接于三个支腿螺杆7远离基座213的一端。使用觇标进行测量时，操作者通过转动支腿螺杆7，微调三个支腿螺杆7和支腿螺旋71之间的距离，再通过调节圆水准器6的圆气泡居中，完成整个机构的粗平工作，操作方便，适应能力更强。

参照图1和图4，精密对中系统3包括对中机构，对中机构包括对中针31、对中螺帽32、对中螺杆33和夹芯34，对中螺杆33竖直设置于旋转机构22的中心轴线处且位于远离管水准器231的一侧，对中针31与对中螺杆33通过对中弹簧相连接，夹芯34为四瓣簧结构，夹芯34套设于对中针31上，对中螺帽32与对中螺杆33螺纹连接，夹芯34与对中螺帽32相抵触。调节三脚支架211高度使对中针31大致对准点位标志，对中针31不直接接触准点位，调节定准机构23初步地将觇标架设于观测点。对中螺杆33主要起连接旋转机构22和对中针31的作用，对中螺杆33与对中针31通过对中弹簧相连接，对中针31插设于夹芯34内，夹芯34与对中螺帽32配合使用，将对中针31夹紧，再将对中螺帽32与对中螺杆33旋合。通过各部件的配合，可使对中针31精确且垂直的立在点位上，作为后续测量的照准标志。对中机构的拼装式设计，便于更换对中针31，减小维护难度和成本。为实现高精度夹持效果，夹芯34采用四瓣簧结构，以保证夹持的精度，安置了对中弹簧，使对中针31可自由收缩，防止直接接触点位造成损坏，延长对中针31的使用寿命。

旋转机构22与对中机构连接时，对中螺杆33轴线与旋转机构22表面垂直，经过反复试验，采用了铰、镗、珩磨（特殊工艺）等工艺，加工精度达到0.005mm。对中针31是整个机构的重要部件之一，为了满足设计要求，采用了较为先进的高精度复合磨削中心进行加工，加工精度高，达到0.002mm。

参照图1和图5，精密对中机构还包括辅助照明机构8，辅助照明机构8包括独立开关81、LED灯82和电源83，独立开关81、LED灯82和电源83均可拆卸连接于旋转机构22上。当使用环境昏暗或夜间等需要照明的情况下，LED灯82可以进行照明，以便使用者进行准确地观测。电源83为LED灯82提供电力支持，独立开关81电性连接于电源83和LED灯82之间，独立开关81控制LED灯82的开关，根据实际检测需要打开或关闭LED灯82，观测和使用的适应性和可靠性更高。

参照图1和图6，精密定位系统1包括垂直定位机构5，垂直定位机构5设置于基座213远离顶座212的一侧，垂直定位机构5包括R轴制动螺旋51和R轴微动螺旋52，R轴制动螺旋51和R轴微动螺旋52转动连接于基座213远离顶座212的一侧。使用者通过精确整平系统2进行初步和精确整平后，觇标需要通过精密定位系统1进行精确地对中操作，转动R轴制动螺旋51，使R轴微动螺旋52可以转动，在转动R轴微动螺旋52，调节对中针31在垂直方向的位置，使对中针31慢慢靠近但不接触地面准点位，完成垂直方向的对中调节，调节完成后将R轴制动螺旋51锁紧。

参照图1和图6，精密定位系统1还包括水平定位机构4，水平定位机构4包括X轴制动螺旋41、X轴微动螺旋42、Y轴制动螺旋43和Y轴微动螺旋44，X轴制动螺旋41和X轴微动螺旋42转动连接于R轴微动螺旋52远离基座213的一侧，Y轴制动螺旋43和Y轴微动螺旋44转动连接于X轴微动螺旋42远离基座213的一侧。调节对中针31在垂直方向的位置后，需要精准调节对中针31在水平方向的位置，使对中针31精准的正对地面准点位。锁紧或松开X轴制动螺旋41和Y轴制动螺旋43，可以转动Y轴微动螺旋44和X轴微动螺旋42进行前后左右的调节，使对中针31正对地面准点位，从而保证使用觇标观测的准确性和可靠性。

部分零件结构复杂或对某些角度有特殊要求，普通机床无法满足要求，因此部分零件采用目前非常先进的五轴联动中心进行加工。五轴联动中心集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，用于复杂部件的高效、精密、自动化加工，加工精度达到0.01mm。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种高精度快速测量觇标，其特征在于：包括精密定位系统(1)、精确整平系统(2)和精密对中系统(3)，所述精确整平系统(2)包括支撑机构(21)、旋转机构(22)和定准机构(23)，所述旋转机构(22)和定准机构(23)连接于支撑机构(21)上，所述支撑机构(21)包括三脚支架(211)、顶座(212)和基座(213)，所述基座(213)与三脚支架(211)的一侧相连接，顶座(212)连接于基座(213)远离三脚支架(211)的一侧，所述旋转机构(22)固定连接于基座(213)靠近三角之间的一侧，所述定准机构(23)包括两个管水准器(231)，所述两个管水准器(231)水平设置于旋转机构(22)上，两个所述管水准器(231)互相垂直设置，所述精密定位系统(1)固定连接于支撑机构(21)上，所述精密对中系统(3)包括对中机构，所述对中机构包括对中针(31)、对中螺帽(32)、对中螺杆(33)和夹芯(34)，所述对中螺杆(33)竖直设置于旋转机构(22)的中心轴线处且位于旋转机构(22)的下方，所述对中针(31)与对中螺杆(33)通过对中弹簧相连接，夹芯(34)为四瓣簧结构，夹芯(34)套设于对中针(31)上，对中螺帽(32)与对中螺杆(33)螺纹连接，夹芯(34)与对中螺帽(32)相抵触。

2.根据权利要求1所述的一种高精度快速测量觇标，其特征在于：所述精密定位系统(1)包括垂直定位机构(5)，所述垂直定位机构(5)设置于基座(213)远离顶座(212)的一侧，所述垂直定位机构(5)包括R轴制动螺旋(51)和R轴微动螺旋(52)，所述R轴制动螺旋(51)和R轴微动螺旋(52)转动连接于基座(213)远离顶座(212)的一侧。

3.根据权利要求2所述的一种高精度快速测量觇标，其特征在于：所述精密定位系统(1)还包括水平定位机构(4)，所述水平定位机构(4)包括X轴制动螺旋(41)、X轴微动螺旋(42)、Y轴制动螺旋(43)和Y轴微动螺旋(44)，所述X轴制动螺旋(41)和X轴微动螺旋(42)转动连接于R轴微动螺旋(52)远离基座(213)的一侧，所述Y轴制动螺旋(43)和Y轴微动螺旋(44)转动连接于X轴微动螺旋(42)远离基座(213)的一侧。

4.根据权利要求1所述的一种高精度快速测量觇标，其特征在于：所述定准机构(23)还包括圆水准器(6)，所述圆水准器(6)固定连接在顶座(212)远离基座(213)的一侧，所述圆水准器(6)上设置有圆校准螺丝(61)。

5.根据权利要求1所述的一种高精度快速测量觇标，其特征在于：所述管水准器(231)上设置有管校准螺丝(2311)，所述管校准螺丝(2311)转动连接于旋转机构(22)上。

6.根据权利要求1所述的一种高精度快速测量觇标，其特征在于：所述三脚支架(211)包括三根支腿螺杆(7)和三个支腿螺旋(71)，三个所述支腿螺杆(7)与基座(213)固定相连且呈角度设置，三个所述支腿螺旋(71)分别转动连接于三个支腿螺杆(7)远离基座(213)的一端。

7.根据权利要求1所述的一种高精度快速测量觇标，其特征在于：所述精密对中系统(3)还包括辅助照明机构(8)，所述辅助照明机构(8)包括独立开关(81)、LED灯(82)和电源(83)，所述独立开关(81)、LED灯(82)和电源(83)均可拆卸连接于旋转机构(22)上。

8.根据权利要求1所述的一种高精度快速测量觇标，其特征在于：所述顶座(212)与基座(213)之间设置有三个脚螺旋(9)，所述三个脚螺旋(9)均转动连接于顶座(212)和基座(213)之间，所述顶座(212)和底座之间设有三根支撑杆(214)，三个所述脚螺旋(9)分别套设于支撑杆(214)上，三个脚螺旋(9)分别与三个支腿螺杆(7)螺纹连接。

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